Tytan, księżyc Saturna, zaskoczył naukowców. Astronomowie odkryli w jej atmosferze cyklopropenyliden (C3H2), niezwykle rzadką cząsteczkę opartą na węglu, która jest tak reaktywna, że może istnieć na Ziemi tylko w warunkach laboratoryjnych.
W rzeczywistości jest tak rzadki, że nigdy wcześniej nie został znaleziony w atmosferze, w Układzie Słonecznym ani nigdzie indziej. Jedynym innym miejscem, w którym cząsteczka może pozostać stabilna, jest zimna pustka przestrzeni międzygwiazdowej. Ale na jego podstawie możliwe jest pojawienie się bardziej złożonych cząsteczek organicznych, które pewnego dnia mogą doprowadzić do życia.
„Myślimy o Tytanie jako o prawdziwym laboratorium, w którym widzimy chemię podobną do tego, co było na starożytnej Ziemi, kiedy tu narodziło się życie” – powiedziała astrobiolog Melissa Trener z Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard.
„Będziemy szukać cząsteczek większych niż C3H2, ale musimy wiedzieć, co dzieje się w atmosferze, aby zrozumieć reakcje chemiczne, które prowadzą do powstania złożonych cząsteczek organicznych”.
Cyklopropenyliden, który nawet naukowcy z NASA opisują jako „bardzo dziwną małą cząsteczkę”, nie może trwać długo w warunkach atmosferycznych, ponieważ bardzo szybko reaguje z cząsteczkami, tworząc inne związki.
Po zajściu reakcji cyklopropenyliden już nie istnieje. W przestrzeni międzygwiazdowej każdy gaz lub pył jest bardzo zimny i rozproszony, co oznacza słabe oddziaływania, a cyklopropenyliden może istnieć.
Tytan bardzo różni się od przestrzeni międzygwiazdowej. Z jeziorami węglowodorowymi, chmurami węglowodorowymi i atmosferą głównie azotową z małą ilością metanu. Atmosfera jest cztery razy grubsza niż ziemska (w której również dominuje azot). Naukowcy uważają, że pod powierzchnią znajduje się ogromny ocean słonej wody.
W 2016 roku zespół naukowców pod kierownictwem planetologa Conora Nixona z Goddard Space Flight Center NASA wykorzystał Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) w Chile do zbadania atmosfery tytanu w poszukiwaniu cząsteczek organicznych.
Sygnatura dziwnej cząsteczki została znaleziona w cienkiej górnej atmosferze, wysoko nad powierzchnią. Porównując je z bazą danych profili chemicznych, zespół zidentyfikował cząsteczkę jako cyklopropenyliden. Jest prawdopodobne, że cienkość atmosfery na tej wysokości przyczynia się do przetrwania cząsteczki, ale dlaczego pojawiła się na Tytanie, a nie na żadnej innej planecie, pozostaje tajemnicą.
„Kiedy zdałem sobie sprawę, że patrzę na cyklopropenyliden, moją pierwszą myślą było:„ Cóż, to naprawdę nieoczekiwane ”- powiedział Nixon. „Tytan jest wyjątkowy w naszym Układzie Słonecznym. Okazało się, że to skarbnica nowych cząsteczek ”.
Cyklopropenyliden jest szczególnie interesujący, ponieważ jest znany jako cząsteczka pierścieniowa; jego trzy atomy węgla są połączone w pierścień (w trójkącie, ale zasada jest taka sama). Chociaż nie wiadomo, czy sam cyklopropenyliden odgrywa rolę biologiczną, zasady azotowe DNA i RNA są oparte na takich pierścieniach molekularnych.
„Ich cykliczność otwiera dodatkową gałąź chemii, która umożliwia tworzenie biologicznie ważnych cząsteczek” – powiedział astrobiolog Alexander Thelen z Goddard Space Flight Center NASA.
Im mniejsza cząsteczka, tym większy ma potencjał – oczekuje się, że reakcje z udziałem mniejszych cząsteczek z mniejszą liczbą wiązań będą przebiegać szybciej niż reakcje obejmujące większe i bardziej złożone cząsteczki. Oznacza to, że reakcje z udziałem małych cząsteczek będą prowadzić do bardziej zróżnicowanych wyników.
Tytan jest już ulem organicznej aktywności chemicznej. Azot i metan rozkładają się pod wpływem światła słonecznego, powodując kaskadę reakcji chemicznych. To, czy te reakcje mogą prowadzić do życia, jest pytaniem, na które naukowcy chętnie odpowiadają.
„Próbujemy dowiedzieć się, czy Tytan nadaje się do zamieszkania” – powiedziała geolog Rosalie Lopez z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA. „Chcemy więc wiedzieć, jakie związki z atmosfery przedostają się na powierzchnię i czy ten materiał może przedostać się przez skorupę lodową do oceanu poniżej, ponieważ uważamy, że to ocean jest miejscem, w którym można zamieszkać”.
Ustalenie, jakie związki występują w atmosferze, jest bardzo ważnym krokiem w tym procesie badawczym. Cyklopropenyliden, niezwykle rzadka cząsteczka, może być kluczowym pierwiastkiem w życiu chemicznym Tytana.
Wyniki badań zostały opublikowane w The Astronomical Journal.
Źródła: Zdjęcie: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho
